Електронно-променевими приладами називають такі електронні електровакуумні прилади, в яких використовується потік електронів, сконцентрований у формі променя або пучка променів. Електронно-променевий прилад, що має форму трубки, зазвичай називають електронно-променевою трубкою.
Управління просторовим положенням променя здійснюється за допомогою електричних (електростатична система, що відхиляє) і магнітних (магнітна система, що відхиляє) полів, а управління щільністю струму - з допомогою електричних полів. Електронно-променеві прилади використовуються для отримання видимого зображення електричних сигналів, а також для запам'ятовування (зберігання) сигналів.
Відхиляє служить для керування положенням променя в просторі. У трубках з магнітним керуванням відхиляюча система складається з двох пар відхиляють котушок.
Магнітна система, що відхиляє зазвичай містить дві пари котушок, що надягають на горловину трубки і утворюють магнітні поля у взаємно перпендикулярних напрямках. Розглянемо відхилення електрона магнітним полем однієї пари котушок, вважаючи, що поле обмежено діаметром котушки і в цьому просторі однорідний. На рис.1 силові лінії магнітного поля зображені йдуть від глядача перпендикулярно площині креслення. Електрон з початковою швидкістю V0 рухається в магнітному полі, вектор індукції B якого нормальний до вектору швидкості V0, по колу з радіусом
По виході з магнітного поля електрон продовжує рух по дотичній до його криволінійної траєкторії в точці виходу з поля. Він відхилився від осі трубки на деяку величину z = L tga. При малих кутах a »tg a; z» La.
Величина центрального кута a = s / r »l1 / r, де s - крива, по якій рухається електрон в полі В. Підставляючи сюди значення r, отримуємо:
Таким чином, відхилення електрона дорівнює:
Висловлюючи швидкість V0 електрона через напругу на аноді, отримуємо:
Враховуючи, що індукція магнітного поля пропорційна числу ампер-витків wI, можна записати:
Конструкція відхиляють котушок. Отклоняющие котушки з феромагнітними сердечниками дозволяють збільшити щільність потоку магнітних силових ліній в необхідному просторі. Котушки з феромагнітними сердечниками застосовуються тільки при низькочастотних відхиляють сигналах, оскільки із збільшенням частоти відхиляє напруги зростають втрати в сердечнику. У телевізійних і радіолокаційних електронно-променевих трубках зазвичай застосовуються відхиляють котушки без сердечника. Прагнучи отримати більш однорідне магнітне поле, краю котушки відгинають, а саму котушку згинають за формою горловини трубки. Витки в котушці розподіляють нерівномірно: Число витків на краях звичайно в 2 - 3 рази більше, ніж у середині. Для зменшення поля розсіювання котушки без сердечника зазвичай укладається в сталевий екран.
Переваги і недоліки електростатичної і магнітної систем відхилення. Відхилення променя магнітним полем у меншій мірі залежить від швидкості електрона, ніж для електростатичної системи відхилення. Тому магнітна система, що відхиляє знаходить застосування в трубках з високим анодним потенціалом, необхідним для отримання великої яскравості світіння екрана.
До недоліків магнітних відхиляють систем слід віднести неможливість їх використання при відхиляють напругах з частотою більше 10 - 20 кГц, в той час як звичайні трубки з електростатичним відхиленням мають верхній частотний межа порядку десятків мегагерц і більше. Крім того, споживання магнітними відхиляють котушками значного струму вимагає застосування потужних джерел живлення.
Перевагою магнітної системи, що відхиляє є її зовнішнє щодо електронно-променевої трубки розташування, що дозволяє застосовувати обертаються навколо осі трубки відхиляють системи.
Статичні і фізичні параметри транзистора.
Транзистором називають електропреобразовательний напівпровідниковий прилад з одним або декількома електричними переходами, придатний для посилення потужності, що має три або більше висновків.
Фізичні параметри транзистора.
Струми в транзисторі визначаються низкою фізичних процесів в електронно-діркових переходах і в обсязі бази, якi характеризуються відповідними параметрами. Фізичні параметри грають важливу роль при аналізі роботи транзистора на змінному струмі з сигналами малих амплітуд. Більшість цих параметрів є диференціальними величинами і використовуються в якості так званих малосигнальних параметрів транзистора.
Розглянемо основні процеси та фізичні параметри транзистора.
Струми в транзисторі.
В активному режимі роботи транзистора дірки, інжектіруемие з емітера, рухаються потім в базі і втягуються полем колекторного переходу, утворюючи колекторний струм IK. У наслідок рекомбінації в базі і інших причин IK <IЕ. На підставі закону Кірхгофа для струмів у ланцюгах електродів транзистора можна записати: IЕ = IK + IБ.
В активному режимі до емітерного переходу докладено пряму напругу і через перехід тече струм IЕ, який містить складові IЕр і Iеп - струмів інжекції дірок з емітера в базу і електронів з бази в емітер, складову IЕr - струму рекомбінації в емітерний перехід, а також струм витоку IЕу: IЕ = IЕр + IЕп + IЕr + IЕу.
Струмами IЕп, IЕr, IЕу пренебрежем: IЕ »IЕр.
Струм колектора - це струм через перехід, до якого в активному режимі докладено зворотна напруга. Крім зворотного струму через колекторний перехід протікає струм екстракції дірок з бази в колектор рівний діркової складової емітерного струму за вирахуванням струму, обумовленого рекомбінацією дірок в базі.
Струм бази може бути визначений як різниця струмів емітера і колектора.
Зворотні струми переходів.
Зворотним струмом колектора (або емітера) називають струм при заданому зворотній напрузі на колекторному (або емітерний) переході за умови, що ланцюг іншого переходу розімкнута: IЕ = 0 (або ІК = 0)
Оскільки зворотний струм колектора, який визначається процесами генерації носіїв у колекторі, базі і колекторному переході, являє собою не керовану процесами в емітерний перехід частина колекторного струму. Струм Iкбо грає важливу толь в роботі транзистора в активному режимі, коли колекторний перехід знаходиться під зворотною напругою.
Відповідно зворотний струм емітера IЕБО представляє собою складову емітерного струму, значення якого визначається процесами генерації носіїв у емітер, базі і в області емітерного переходу. Цей струм має важливе значення при роботі транзистора в інверсно режимі (емітерний перехід включений у зворотному напрямку).
Крім струмів Iкбо і IЕБО, що вимірюються в режимі холостого ходу в ланцюзі емітера або колектора відповідно, в транзисторі розрізняють також зворотні струми IКБК і IЕБК.
Струм IКБК, поточний через колекторний перехід при зворотній напрузі на цьому переході, вимірюється в умовах короткого замикання ланцюга емітер - база. Аналогічно струм IЕБК - це струм в емітерний перехід при зворотній напрузі на цьому переході і за умови, що ланцюг колектор - база замкнута накоротко.
Коефіцієнти передачі струму.
З урахуванням поняття зворотного струму колектора струм ІК для активного режиму роботи слід представити як суму двох складових: струму Iкбо і частини емітерного струму, який визначається потоком носіїв, інжектованих в базу і дійшли до колекторного переходу.
Отже,
ІК = a IЕ + Iкбо.
Величина
називається коефіцієнтом емітерного струму. Зазвичай a <1. У інверсному режимі (колекторний перехід включений в прямому, а емітерний - у зворотному напрямку) струм емітера дорівнює:
IЕ = a1IК + IЕБО.
Величина
називається інверсним коефіцієнтом передачі колекторного струму. Як правило, a1
За допомогою коефіцієнтів a і a1 можна встановити зв'язок між зворотними струмами:
Iкбо = IКБК (1 - aa1);
IЕБО = IЕБК (1 - aa1);
У транзисторі, включеному за схемою з загальним емітером, вхідним струмом служить струм бази IБ, а вихідним, як і в схемі з ПРО, то колектора ІК. Для схеми ОЕ, широко застосовується в радіотехнічних пристроях на транзисторах, використовується коефіцієнт передачі базового струму b. Вираз для b можна отримати, вирішуючи його відносно струму ІК:
Запишемо цей вираз у вигляді
ІК = b IБ + IКЕО.
Де
і
- Зворотний струм колекторного переходу у схемі ОЕ при IБ = 0.
Вираз для коефіцієнта передачі базового струму b легко отримати використовуючи ці співвідношення:
Статичні параметри транзистора.
Статичні параметри транзистора характеризують властивості приладу в статичному режимі, тобто в тому випадку, коли до його електродів підключені лише джерела постійних напруг.
Система статичних параметрів транзистора вибирається таким чином, щоб за допомогою мінімального числа цих параметрів можна було б найбільш повно відобразити особливості статичних характеристик транзистора в різних режимах. Можна виділити статичні параметри режиму відсічки, активного режиму і режиму насичення. До статичних параметрів належать також величини, що відображають характеристики в близи пробою.
Статичні параметри в активному режимі.
Статичним параметром для цього режиму служить статичний коефіцієнт передачі струму в схемі ОЕ:
Коефіцієнт h21Е є інтегральним коефіцієнтом передачі базового струму b, однак, статичний коефіцієнт визначає як нехтуючи струмом ІКБО, що цілком припустимо за умови, що ІБ ³ 20ІКБО.
В якості статичного параметра активного режиму використовується також статична крутизна прямої передачі у схемі ОЕ:
Статичні параметри в режимі відсічки.
В якості цих параметрів використовуються зворотні струми в транзисторі.
Статичні параметри режиму відсічки в значній мірі визначають температурну нестабільність роботи транзистора і обов'язково використовуються в усіх розрахунках схем на транзисторах. До числа цих параметрів відносяться такі струми:
зворотний струм колектора ІКБО - це струм через колекторний перехід при заданому зворотній напрузі колектор - база і розімкнутому виведення емітера;
зворотний струм емітера ІЕБО - це струм через емітерний перехід при заданому зворотній напрузі емітер - база і розімкнутому виведення колектора;
зворотний струм колектора ІКБК - це струм через колекторний перехід при заданому зворотній напрузі колектор - база і при замкнених накоротко висновках емітера і бази;
зворотний струм ІЕБК - це струм через емітерний перехід при заданому зворотній напрузі емітер - база і при замкнених накоротко висновках колектора і бази;
зворотний струм колектор - емітер - струм в ланцюзі колектор - емітер при заданому зворотній напрузі UКЕ. Цей струм позначається: ІКЕО - при розімкнутому виведення бази; ІКЕК - при коротко замкнутих висновках емітера і бази; ІКЕR - при заданому опорі в ланцюзі бази - емітер; ІКЕX - при заданому зворотній напрузі UБЕ.
Статичні параметри в режимі насичення.
Як параметри в цьому режимі використовуються величини напружень між електродами транзистора, включеного за схемою ОЕ.
Напруга насичення колектор - емітер UКЕ нас - це напруга між висновками колектора і емітера в режимі насичення при заданих токах бази і колектора;
напруга насичення база - емітер UБЕ нас - це напруга між висновками бази і емітера в режимі насичення при заданих токах бази і колектора.
При вимірах UКЕ нас і UБЕ нас струм колектора задається найчастіше рівним номінальному значенню, а струм бази задається відповідно до співвідношення ІБ = КнасІ'Б, де Кнас коефіцієнт насичення; І'Б струм на межі насичення.
Статичні параметри в області пробою.
Основними параметрами в цьому режимі служать:
пробивна напруга колектор - база UКБО проб - це пробивну напругу між висновками колектора і бази при заданому зворотному струмі колектора ІКБО і струмі ІЕ = 0.
пробивна напруга колектор - емітер - пробивна напруга між висновками колектора і емітера при заданому струмі ІК.
Напруга UКЕО проб визначається співвідношенням